【IT168 信息化】

　　制造执行系统MES(Manufacturing Execution System)是近10年来在国际上迅速发展，面向车间层的生产管理技术与实时信息的系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业降低成本、按期交货、提高产品质量和服务质量。该系统适用于不同行业，对单一的大批量生产制造企业和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业均能够提供良好的企业信息管理。

　　与传统的ERP系统不同，MES系统直接面向生产设备，依靠对设备的各项运行参数进行实时监控，并进行相应的交互处理，然后通过各种方式，向生产现场反馈各类处理结果，从而实现提高生产效率，降低能耗，确保产品品质，最终达到降低生产成本、增加企业效益和市场竞争力的目的。

　　1 总体结构

　　针织制造执行系统主要是针对大圆机织造企业管理进行设计的，其工作流程如图1所示。

　　图1 针织制造执行系统工作流程图

　　在实际使用过程中，营业部门接到生产订单后，转交给生产控制部门，生产控制部根据所需生产产品的特点，制定生产工艺，并根据公司设备的各自特性，在MES系统中分别指定哪几个分厂的哪些机器，在什么时间段生产出这些成品或半成品，产品的合格率情况要如何保障等。

　　然后，MES系统要密切关注每台机器在每个时间段，应该采用何种工艺，保持何种车速，并精确计算出完成时间，始终控制产品质量，在规定时间内，完成订单。要实现这一点，就必须对所有机器的各类运行数据进行采集并监控，每时每刻与预先设定的参数进行对比，一旦不符，则立即通过各种方式通知操作人员，及时修正运行参数。必要情况下，MES系统甚至可以远程修正机器运行参数。一旦产生问题，生产现场的操作人员，能够通过主动求助的方式寻找到相应的生产辅助人员。

　　与此同时，MES系统可采集与机器有关的所有操作人员(包括挡车工、机修工、电工等)的操作行为．并加以统计分析，评估相关人员的工作绩效，评定职业技能等级。

　　MES系统还可采集条形码数据，将条形码技术直接应用于生产物流监控，用于严密监控企业内原料、半成品、成品的实时物流情况。一旦出现异常，及时发出报警信息。条形码技术的应用也极大地方便了产品质量追溯。

　　针织MES系统主要包括数据采集系统、数据处理与调度系统和信息反馈系统3部分。

　　2 数据采集系统

　　2.1 生产数据采集

　　MES系统中，每台大圆机上各装一个机器多功能数据采集器，如图2所示。可迅速将现场各类数据传递给监控中心，数据包括运行时间、机号、布号、匹号、匹质量、机速、累计转数、停机时间、停机次数、累计停机时间、累计停机次数、开机效率、班产、总产、操作员信息等。

　　图2 多功能数据采集器

　　机器多功能数据采集器前端为一个嵌入式数据采集器，后端为一个统计分析系统，中间采用工业485现场总线技术，从而能远程获得实时的关于主电机的各类生产数据。这些数据包括：主电机转速、累计转数、停机时间、停机次数、累计停机时间、累计停机次数、开机效率、产量(根据针织厂提供的关于各种产品的对应公式自动换算)，并提供出各种效率统计报表。

　　除此以外，该款数据采集器还提供主动求助按钮、ID读卡、条形码枪的PS接口等。

　　例如：白班某挡车工当日拿到3张生产单。单号分别是2009080810、2009080811、2009080812，每张单要求生产某类型的布匹100 kg，共计300 kg，每种类型3匹布。该挡车工上机之前首先在多功能数据采集器的ID刷卡区域刷自己的身份卡，然后使用条形码扫描器扫描生产单上的条形码。再进行生产。此时，此操作信息(包括开始时间、操作人员、单号信息等)就会自动记录进企业的数据库，这样当机器转数达到设定转数时，就会先广播提醒，操作人员停机后，将布剪下，再次扫描一下条码生产单，相关记录就会自动进入数据库，然后将生产的布交到品质处称质量。在机修工完成调试机器后，扫描下一张生产单号，重新开动机器进行生产。

　　在生产过程中，所有数据都会被导入数据库，包括转速、转数、停机时间、停机次数、累计停机时间、累计停机次数、开机效率等，甚至包括机修耗费时间、机修人员姓名等。

　　在后道环节中，只需扫一下生产单的条形码，就可得到生产的全部信息，从而可对挡车工、机修工以及机器进行全方位、实时管理，大大提高了企业的效率，减少生产辅助工种劳动力。

　　此外，通过数据采集器上求助报警按钮，生产现场的每一位操作者，能够在最短时间内得到相关生产辅助人员的帮助，而后端的数据处理系统，能够统计出各机器的求助记录。

　　2.2 视频信号采集

　　在机器上方、走道等处安装视频监控系统，视频信号直接传输至数据处理与调度系统的显示器上，方便管理人员实时监控。

　　与单纯的数据分析相比，监控效果更为直观，视频监控画面与现场数据同步联动的监控方式将更容易发现生产现场的如下问题：

　　a．在调研中发现，为逃脱处罚，一些针织企业中的个别挡车工生产出次布后会偷偷剪掉，并将剪下的次布到处乱塞(天花板上、排风口、配电箱等)。此举一方面给企业造成了原材料损失，并且企业无法追查；另一方面，被乱塞的次布会损坏车间的设备，造成事故，甚至成为火灾的重大隐患。

　　b．一般针织企业工人流动性较大，很多新工人往往来不及经过充分培训，就要投入实际工作，通过视频监控系统可以观察新员工操作是否规范，并且保存录像，以供调用。

　　c．调研中还发现，个别挡车工有在车间角落打瞌睡现象(尤其是夜班)，导致机器断纱停机没有及时接续，造成非设备原因的停机时间过长、停机次数过多，而此时车间班组长往往监管不力。

　　d．杜绝假冒他人进行刷卡、打架、吸烟等违规现象。

　　2.3 其他信号

　　在线式断针报警功能的实现，依赖于机器上安装的智能断针报警器，前端为一个嵌入式断针识别与报警器，后端为一个统计分析子系统，从而能在生产现场与远程实时获得机器的断针报警信号，知晓断针位置，第一时间自动中断生产，以防止次布的大量产生。远程的采集与分析子系统可以统计出关于每台机器的各类针的数据，包括总针数、是否有断针、断针时间、断针位置、断针次数、用针效率等。并将这些信息传输到数据处理系统，以便方便进行管理。

　　此外，针织MES系统还可实现在线式裂布报警和在线式疵点检测等功能，其方法与在线式断针报警功能类似。

　　3 数据处理与调度系统

　　该系统除了负责处理和记录数据采集系统提供的信息外，还包括订单管理、工艺管理、排产管理、生产物流管理以及生产现场可视化图文管理等多种功能。

　　3.1 订单管理

　　通过订单管理，可实现客户订单资料录入、审批的管理，可对客户品种、数量、客户需求、物料需求、用纱分配等进行管理，同时实现客户订单跟踪管理，包括纱期、纱数、来纱情况等。

　　订单管理系统中每份销售单都会关联到具体的生产工艺，即订单要求的工艺信息。此外，通过该系统还可及时生成报表，跟踪订单的生产、来纱、车间领纱、落布、缺纱等各种情况，缩短订单处理时间，从而提高订单的交货率，同时实现对客户资料进行管理和跟踪。

　　3.2 工艺管理

　　通过该系统可定义产品结构，以作为物料需求计算的基础，同时还可建立工艺标准，定义生产工艺各项参数指标，作为下达生产指令的依据。

　　在实际使用中，工艺管理系统可及时反馈、记录生产工艺的变化原因、变化情况。

　　营业部门接单后，通过该系统可生成销售订单，其中详细记录了客户订单针对的工艺信息，对历史工艺信息能做一定的统计及分析。

　　3.3 排产管理子系统

　　该系统可实现生产计划录入、修改、调整、查询。并可根据生产计划、物料需求计划来制作生产领料单，可根据生产单进行排产管理。排产管理还可对生产单的领纱、落布、缺纱、可落布预警等进行管理；对生产单的生产进度进行跟踪分析，及时掌握生产单情况，提高订单及时交货率；提供生产进度表等报表，以方便管理人员掌握最新的生产及客户订单完成情况等。

　　3.4 生产现场可视化图文管理

　　大型针织厂的可视化图文管理系统如图3所示。该系统可实现整个平台的可视化管理，将每一个生产现场呈现在视频画面上，同时实时叠加显示对应机器的相关数据，可视化管理，直观、有效、一目了然，如图4所示。这些数据既包括本文2.1生产数据采集中获得的信息，也包括与各个机器对应的MES、ERP数据，当然也可以是两者相运算得出的结果数据。

　　图3 大型针织厂可视化图文管理系统

　　图4 视频监控画面

　　视频监控系统虽属于传统安防的内容，但融合进针织MES系统，可更大地提升整个系统的作用，与单纯的数据远程监控相比，视频监控系统效果更好。

　　4 现场信息反馈系统

　　4.1 广播系统

　　4.1.1 主动求助广播

　　车间现场操作工若是需要求助，只要按一下机器数据采集器的求助按钮，该生产区域与相对应的管理区域就会响起自动合成的语音广播，如“A机器请求帮助”，领班和机修人员可以及时到现场解决问题，该请求记录也会被录入数据库，方便查询和统计。

　　4.1.2 机器运行不正常广播

　　当机器运转速度长时间低于标准速度、长时间停机、无人应答或所设定的转数即将完成，则会自动合成语音如“A机器转速过低，标准转速是**，请速调整”，或“A机器***合同号即将完成生产”等。

　　4.1.3 电话拨入广播

　　企业的管理或后勤人员，可根据各自权限不同，部分或全部选择自己的广播区域，进行电话拨入广播。具备权限的管理人员可在任何区域，通过手机、小灵通、内线电话等方式，拨打广播主机的接入号码，根据语音提示，确认身份权限，选择自己的区域，进行电话广播。

　　4.1.4 其他

　　除以上功能，此系统还具备传统背景广播的功能，如人工播放通知，人工或定时、定区域播放MP3音乐等。

　　4.2 电子显示屏信息发布

　　车间现场设有LED电子显示屏信息发布，直接由后台监控中心发送相应信息，自动进行播放，如图5所示。

　　图5 LED电子显示屏信息发布

　　5 结束语

　　在计算机技术、网络技术高度发达的今天，各个行业的企业管理者都需要通过技术手段来实现对企业最直接和有效的监管，针织行业也不例外，针织MES系统恰恰迎合了这种发展需要。通过使用该系统，企业可大幅提高工作和管理效率，降低生产成本，增加企业效益，最终增强企业的市场竞争力。